- •Информатики и радиоэлектроники
- •Метрология и измерения Учебно - методическое пособие
- •Минск 1999
- •Содержание
- •1 ПОгрешности средств измерений
- •Методические указания
- •Контрольные вопросы
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задача № 3
- •Решение
- •Задача № 4
- •Решение
- •Задача № 5
- •Решение
- •2 Обработка результатов измерений с однократными наблюдениями
- •Контрольные вопросы
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задача № 3
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •Задача № 3
- •3 Обработка результатов многократных наблюдений при прямых измерениях
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Продолжение таблицы 2
- •Продолжение таблицы 2
- •Tаблица 3 - Статистика d
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача №2
- •Задача №3
- •Задача №4
- •Продолжение таблицы 8
- •4 Обработка результатов многократных наблюдений при косвенных измерениях
- •Методические указания
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача №2
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •Задача № 3
- •Задача № 4
- •5 Обработка результатов наблюдений при совокупных и совместных измерениях
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •6 Измерение напряжений
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задача № 3
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •Задача № 3
- •Задача № 4
- •7 Измерение частоты, периода, интервалов времени и фазовых сдвигов
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •Задача № 3
- •Задача № 4
- •Задача № 5
- •Задача № 6
- •Задача № 7
- •Задача №8
- •8 Измерение параметров пассивных линейных
- •Решение типовых задач Задача № 1
- •Решение
- •Задача № 2
- •Решение
- •Задача №3
- •Условие равновесия моста запишется в виде
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
- •Задача № 2
- •Задача № 3
- •Задача №4
- •Задача № 5
- •Задача № 6
- •Задача № 7
- •Задача № 8
- •Задача № 9
- •Литература
- •Метрология и измерения Учебно - методическое пособие
- •Под общей редакцией с.В. Лялькова
Решение
1 Сигнал, поданный на вход вольтметра, имеет следующий вид:
Так как вольтметр имеет закрытый вход, то измеряется только значение переменной составляющей сигнала Um, равное Um= 1,41U, (детектор
пиковый, а шкала вольтметра проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения).
2 Амплитудное значение напряжения определяется как сумма переменной и постоянной составляющих:
Um =Um+Uсв = 1,41U+Uсв.
3 По определению средневыпрямленное значение напряжения
Uсв = .
С учетом того, что сигнал импульсный, можно записать
Uсв = .
Тогда
Uсв = = Um/Q.
4 Подставив Uсв в выражение для Um из п. 2, получим
Um = 1,41U+ Um/Q.
Отсюда
Um = 1,41U/(1-1/Q) = 1,412,0/(11/5) 3,52 (B).
5 Определяем значение Uсв:
Uсв = Um/Q = 3,52/5 0,70 (B).
6. Определяем значение Uск . По определению
Uск = = (В)
(с учетом того, что сигнал импульсный).
Задачи для самостоятельного решения Задача № 1
Имеются вольтметры с открытыми входами, шкалы их проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, детекторы соответственно пиковый, среднеквадратического и средневыпрямленного значений. Измеряемое напряжение имеет КА = 1,73 и КФ = 1,16. Необходимо по показаниям одного из вольтметров найти показания двух других.
1 Показание вольтметра с пиковым детектором U1 = 26,0 мВ.
2 Показание вольтметра с детектором среднеквадратического значения U2 = =24,0 мВ.
3 Показание вольтметра с детектором средневыпрямленного значения U3 = =24,2 мВ.
Задача № 2
Сигнал синусоидальной формы после однополупериодного выпрямителя имеет КА = 2,0; КФ = 1,76. Вольтметр имеет пиковый детектор, закрытый вход, шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Показание вольтметра U= 2,0 В. Определить пиковое, среднеквадратическое и средневыпрямленное значения напряжения.
Задача № 3
Имеются вольтметры с закрытыми входами, шкалы их проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, детекторы соответственно пиковый, среднеквадратического и средневыпрямленного значений. Измеряемое напряжение имеет КА = 1,73 и КФ = 1,16. Необходимо по показаниям одного из вольтметров найти показания двух других.
1 Показание вольтметра с пиковым детектором U1 = 26,0 мВ.
2 Показание вольтметра с детектором среднеквадратического значения U2 = =24,0 мВ.
3 Показание вольтметра с детектором средневыпрямленного значения U3 = =24,2 мВ.
Задача № 4
Сигнал синусоидальной формы после однополупериодного выпрямителя имеет КА = 2,0; КФ = 1,76. Вольтметр имеет среднеквадратический детектор, отрытый вход, шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Показание вольтметра U= 2,0 В. Определить пиковое, среднеквадратическое и средневыпрямленное значения напряжения.
7 Измерение частоты, периода, интервалов времени и фазовых сдвигов
Рекомендуемая литература: [1, с. 129-143], [6, с. 104-142], [7, с. 141-160].
Методические указания
При изучении темы необходимо обратить внимание на основные измеряемые параметры и классификацию методов и приборов для измерения частоты, интервалов времени и фазовых сдвигов. При этом нужно четко представлять, в каком частотном диапазоне используются различные методы и приборы, и почему. Основное внимание следует обратить на изучение принципа действия и основных источников погрешностей цифровых частотомеров, измерителей временных интервалов и фазовых сдвигов, а также способов расширения их частотных диапазонов как вниз, так и вверх.
Контрольные вопросы
1 Что такое период, частота, длина волны, долговременная и кратковременная нестабильность частоты? В каком диапазоне частот используют понятие «длина волны»?
2 Как классифицируются приборы для измерения частоты и интервалов времени?
3. Какой принцип положен в основу работы резонансных частотомеров?
4 Перечислите источники возникновения погрешностей резонансных частотомеров.
5 Какой принцип положен в основу работы цифровых частотомеров? Как реализуются в этих приборах возможности измерения частоты, периода, интервалов времени, отношения частот?
6 Перечислите источники возникновения погрешностей цифровых частотомеров в различных режимах работы.
7 Какие трудности возникают при измерении низких и высоких частот?
8 Охарактеризуйте способы повышения точности измерения низких и инфранизких частот.
9 Что собой представляют гетеродинные преобразователи частоты и как с их помощью можно увеличить верхнюю границу частотного диапазона цифровых частотомеров?
10 Охарактеризуйте осциллографические методы измерения частоты: метод интерференционных фигур и метод круговой развертки.
11 Что такое фазовый сдвиг сигналов?
12 Какие методы используются для измерения фазового сдвига?
13 Какой принцип положен в основу измерения фазового сдвига методом суммы и разностей напряжений?
14 Какой принцип положен в основу измерения фазового сдвига нулевым методом? Какие устройства могут использоваться в качестве индикаторов при использовании этого метода?
15 Как осуществляется преобразование фазового сдвига во временной интервал?
16 Чем различаются неинтегрирующие и интегрирующие цифровые фазометры?
17 Перечислите источники возникновения погрешностей цифровых фазометров.